DE3130496A1

DE3130496A1 - Grundiermittel fuer beschichtungen von fluorkohlenstoffpolymeren

Info

Publication number: DE3130496A1
Application number: DE19813130496
Authority: DE
Inventors: Walter 6293 Löhnberg Hofmann
Original assignee: WEILBURGER LACKFABRIK JACOB GR
Current assignee: WEILBURGER LACKFABRIK JACOB GR
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1983-02-10

Description

Grundiermittel für Beschichtung®η "^von Fluorkohlenstoff polymeren

Fluorkohlenstoffpolymere besitzen im Vergleich mit anderen Kunst-= stoffen außergewöhnliche Gebrauchseigenschaften, wie hohe Gleitfähigkeit und geringe Adhäsion bei Berührung mit metallischen oder organischen Materialien« Aufgrund dieser Eigenschaften wurden Fluorkohlenstoffpolymere in der Vergangenheit vielfach als Beschichtungsmaterialien^ls Antihaft-überzüge oder Gleitüberzüge insbesondere auf Metallgegenständen aufgebracht. Da Fluorkohlenstof fpolymere außerdem hohe Warmfestigkeit besitzen, wurden sie insbesondere als Beschichtungen auf Koch-, Brat- und Backgeräten verwendet.

Die geringe Adhäsion solcher Polymeren führt zu dem Problem, daß ihre Haftung auf den zu beschichtenden Gegenständen bei unmittelbarer Aufbringung auf diesen schlecht ist, so daß die überzüge sich im Gebrauch relativ schnell ablösen oder Blasen bilden, so daß die beschichteten Gegenstände unbrauchbar werden. Man hat daher bereits Grundiermittel für Beschichtungen von Fluorkohlenstoffpolymeren entwickelt, die als Haftungsvermittler zwischen dem Substrat, wie Metallgegenstand,und der Fluorkohlenstoffpolymerbesehichtung wirken sollen. Beispielsweise aus der DE-OS 22 17 137 sind Grundiermittel für diesen Zweck bekannt, die aus 50 bis 90% eines teilchenförmigen Fluorkohlenstoffpolymeren und 10 bis 50% eines mit Ammoniak

stabilisierten Sols von kolloidaler Kieselsäure und einem flüssigen Träger bestdieh. Es hat sich jedoch erwiesen, daß die Haftungsvermittlung solcher Grundiermittel unzureichend ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, verbesserte Grundiermittel für Beschichtungen von Fluorkohlenstoff polymeren zu erhalten, die eine bessere Haftung dieser Beschichtungen auf Substraten, insbesondere Metallsubstraten ergeben und so zu einer erhöhten Lebensdauer der beschichteten Gegenstände führen.

Erfindungsgemäß sind die Grundiermittel für Beschichtungen von Fluorkohlenstoffpolymeren, die aus einem organischen Polymer und einem teilchenförmigen anorganischen Füllstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß sie als organisches Polymer ein thermoplastisches Polysulfon oder Polyäthersulfon und einen Füllstoff mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 50 μπι in einem Gewichtsverhältnis von Füllstoff zu organischem Polymer von 1:1 bis 4:1 enthalten.

Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Grundiermittel lassen sich dauerhafte Fluorkohlenstoffpolymerbeschichtungen auf unterschiedlichen Substraten und zu unterschiedlichen Zwecken erzielen, wie auf Werkzeugen, Behältern, Koch-, Brat- und Backgeräten, Formen für Gummi- und Kunststoffteile, Teilen im chemischen Apparatebau, Transportflächen, wie Trichtern,

Rutschen usw., Walzen für Kopiergeräte oder Schlichtezylindem für die Textilindustrie. Als zu grundierende und beschichtende Substrate kommen solche aus Eisenmetallen, Nichteisenmetallen und anderen Werkstoffen in Betracht, sofern diese bei den Trocknungstemperaturen keine nachteilige Veränderungen erleiden.

Die Grundiermittel eignen sich für Beschichtungen aus Fluorkohlenstoff polymeren, insbesondere für Polytetrafluoräthylen (PTFE) und für Copolymere von Tetrafluoräthylen, insbesondere solche, die bis zu 15 Gewichtsprozent, insbesondere 0,05 bis 2 Gewichtsprozent anderer Monomere, wie Äthylen, Vinylchlorid oder Hexafluorpropen als Comonomere enthalten, Perfluoräthylenpropylen-Copolymer oder Polyalkoxy-Co&olymer (PFA).

Thermoplastische Polysulfone und Polyäthersulfone und deren Herstellung sind in der Literatur bekannt. Sie besitzen sich wiederholende Einheiten der Formel -R-SO₂,'worin R einen zweibindigen organischen Rest bedeutet, der innerhalb der Polymerkette von Einheit zu Einheit variieren kann. Bevorzugt werden in den erfindungsgemäßen Grundiermittel aromatische Polysulfone und Polyäthersulfone verwendet, bei denen R somit aromatische Reste bedeutet.

Bei den Polyäthersulfonen enthalten die Reste R zusätzlich Ätherbindungen. Beispielsweise enthalten die Einheiten der allgemeinen Formel

bei der Y Sauerstoff oder Schwefel oder der Rest eines aromatischen Diols wie 4,4'-Bisphenol ist. Ein im Handel erhältliches Beispiel für ein solches Polymeres hat wiederkehrende
Einheiten der Formel

f\o

-SO₂-

und von anderen Polysulfonen wird angegeben, daß sie wiederkehrende Einheiten der Formel

0 —

CH, 1 ³ C —

CH₃

O-

oder copolymerisierte Einheiten der Formel

in unterschiedlichen Proportionen besitzen. Eine andere Gruppe von solchen Polymeren hat wiederkehrende Einheiten der Formel

(wobei Y Sauerstoff oder Schwefel ist), die zusammen mit Einheiten anderer Formeln der vorstehend angegebenen Art copolymerisiert sein können. Solche Polymeren haben vorzugsweise eine reduzierte Viskosität von mindestens 0,3 (gemessen bei 25⁰C an einer Lösung des Polymeren in Dimethylformamid mit 1 g Polymer in 100 ml Lösung).

Als anorganische Füllstoffe mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 500 μια können unterschiedliche Stoffe verwendet werden, wie Glimmer, Quarzmehl, Talkum, Bimsmehl, Silikatmehl, Kaolin, Glasmehl oder Kieselgur» Bevorzugt verwendet man bei der Erfindung anorganische Füllstoffe auf der Basis von SiO₂ und/ oder Al₂Og, insbesondere auf der Basis von SiO₂- Die Teilchengrößen der anorganischen Füllstoffe liegen bevorzugt im Bereich von 10 bis 1SO, besonders im Bereich von 20 bis 15O μπι. Selbstverständlich enthalten die Füllstoffe im Hegelfall ein Teilchengrößenspektrum, bei ä&m kleinere Anteile auch außerhalb des beanspruchten TeileneagröBenbereiches liegen können, ohne die mit den erfindungsgemäSea Grundiermitteln erzielbaren Effekte zu beeinträchtigen.

Die bevorzugten Gewichtsverhältnlss© von anorganischem Füllstoff zu Polysulfone bzw. Polylthersttlfon liegen im Bereich von

1,5:1 bis 3:1, besonders im Bereich von 2:1 bis 3:1. Günstige Mengenverhältnisse liegen beispielsweise so, daß das Grundiermittel etwa die dreifache Menge an anorganischem Füllstoff gegenüber der Menge des Polysulfons oder Polyäthersulfons enthält.

Außer den oben bezeichneten notwendigen Komponenten können die Grundiermittel übliche Hilfsstoffe enthalten, wie Pigmente, z.B. Ruß, Farbpigmente, Titandioxid oder dergleichen, die in üblichen Mengenverhältnissen eingearbeitet werden.

Für die Aufbrinung auf dem Substrat enthält das Grundiermittel zusätzlich zu den oben genannten beiden Komponenten gewöhnlich ein verdampfbares organisches Lösungsmittel, in dem die Grundkomponenten des Mittels gelöst bzw. suspendiert werden. Bezogen auf das lösungsmittelhaltige Grundiermittel sind gewöhnlich 20 bis 80, besonders 40 bis 60 Gewichtsprozent organisches Lösungsmittel enthalten, doch richtet sich die Lösungsmittelmenge nach der Art der Aufbringung auf dem Substrat.

Die Aufbringung kann beispielsweise durch Spritzen, Streichen, Tauchen oder Walzenauftrag oder dergleichen erfolgen. Für die Aufbringung mit einer Luftspritzpistole enthält das Grundiermittel zweckmäßig soviel organisches Lösungsmittel, daß seine Viskosität 20 bis 40 Sekunden(DIN 53211 4mm ) beträgt.

Nach der Aufbringung auf dem Substrat wird das Grundiermittel zweckmäßig etwa bei ca. 25O⁰C angetrocknet. Sodann wird das Fluorkohlenstoffpolymer, wie besonders Polytetrafluoräthylen, als Dispersion oder Pulver aufgebracht, wonach beide Schichten zusammen bei Temperaturen oberhalb 350°C eingebrannt werden. Dieses Einbrennen liefert die gewünschten Haftfestigkeitseigenschaften der Beschichtung.

Durch das Einbrennen oder Erhitzen über 35O⁰C wird das Fluorkohlenstoffpolymer so in die Oberfläche der Grundierung eingebettet, daß eine einwandfreie Zwischenhaftung erzielt wird, die durch die relativ grobteiligen anorganischen Füllstoffe infolge der Vergrößerung der Haftungsoberfläche noch verbessert wird*

Beispiel

Ein erfindungsgemäßes Grundiermittel wurde aus folgenden Bestandteilen durch Vermischen hergestellt:

Polyäthersulfon-Lösung in S 5188 55,0 Gewichtsteile

Anorganischer Füllstoff auf der Basis von SiO₂f Al₃O₃, MgO, FeO und K~0 mit der Handelsbezeichnung Plastorit S 28,0 Gewichtsteile (Kornverteilung: 99% unter 30 μπι)

Xylol 5,4 Gewichtsteile

N-Methylpyrrolidon 3,6 Gewichtsteile

Rußpaste 8%ig in S 5188 4,5 Gewichtsteile

Feinteilige Kieselsäure (Aerosil 380) 1,0 Gewichtsteil

Das Gemisch dieser Bestandteile wurde mit einer Luftspritzpistole als Grundierung mit einer Trockenfilmdicke von etwa 20 -r 5 μπι auf eine sandgestrahlte Stahlblechform aufgespritzt. Diese wurde dann zum Antrocknen in einem Ofen während 15 Minuten auf etwa 200⁰C erhitzt.

Nach Abkühlung wurde mittels Luftspitzpistole eine wässrige Perfluoräthylenpropylen-Dispersion (FEP 856-200, Fa. DuPont de Nemours) aufgespritzt. Die Ablüftung erfolgte während 10 Minuten/200°C. Anschließend wurde bei 30 Min./35O°C (PMT) gesintert.

Vorteilhaft werden nach gleichem Ablauf weitere FEP-Schichten aufgebracht. Die Sintertemperaturen werden bei jedem Auftrag um ca. 5⁰C abgesenkt. Die Gesamtfilmdicke beträgt dann ca. 50-80 um.

Eine solche Stahlform erfüllt höchste Ansprüche bezüglich der Antihaftwirkung und eignet sich für industrielle Backformen.

Claims

. Dieter* Weber Klaus Seiffert Dlpl.-chem. Dr. Dieter Weber . Dlpl.-Phys. Klaus Seiitevt Postfach Θ14Ο . Θ20Ο Wiesbaden 3130498 Paten tan vvfilte D-6200 Wiesbaden 1 Gustav-Froytog-StraHe SB Telefon ΟβΙ 21/87S720 Telegrammadieiee ι WUlpatens Telex I 4-188347 Poataoheck ι Frankfurt/Main β?63-803 Bank: Dresdner Bank AO, Wiesbaden, KontO-Nr. Ξ7ββΟ7 (BkZ BIOBOO60) 22.JuIi 1981 W/sk Weilburger Lackfabrik Jacob Grebe GmbH & Co. Postfach 1320, 6290 Weilburg Grundiermittel für Beschichtungen von Fluorkohlenstoff polymeren Patentansprüche

1. Grundiermittel für Beschichtungen von Fluorkohlenstoffpolymeren, bestehend aus einem organischen Polymer und einem teilchenförmigen anorganischen Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß es als organisches Polymer ein thermoplastisches Polysulfon oder Polyäthersulfon und einen Füllstoff mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 500 pm in einem Gewichtsverhältnis von Füllstoff zu organischem Polymer von 1:1 bis 4s1 enthält.

2. Grundiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
es als organisches Polymer ein aromatisches Polysulfon oder
Polyäthersulfon enthält.

3. Grundiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es den Füllstoff und das organische Polymer in einem Gewichtsverhältnis von 1,5:1 bis 3:1, besonders von 2:1 bis

3:1 enthält.

4. Grundiermittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Füllstoff mit einer Teilchengröße von 10 bis 150, besonders 20 bis 1O0 um enthält.

5. Grundiermittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Füllstoff einen solchen auf SiO-- und/oder Al₃O₃-Basis enthält.

6. Grundiermittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein organisches Lösungsmittel, vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 8O, besonders von 40 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des lösungsmittelhaltigen Grundiermittels, enthält.